EP3980293A1 - Ladevorrichtung zum laden einer batterie eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Ladevorrichtung zum laden einer batterie eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP3980293A1
EP3980293A1 EP20731853.6A EP20731853A EP3980293A1 EP 3980293 A1 EP3980293 A1 EP 3980293A1 EP 20731853 A EP20731853 A EP 20731853A EP 3980293 A1 EP3980293 A1 EP 3980293A1
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EP
European Patent Office
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contacting
link
motor vehicle
arm
charging
Prior art date
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Pending
Application number
EP20731853.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Podolski
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60L53/14—Conductive energy transfer
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
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    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Definitions

  • Charging device for charging a battery of a motor vehicle
  • the present invention relates to a charging device for charging a battery of a
  • Motor vehicle in particular for charging a traction battery of a motor vehicle driven by an electric motor, in particular for automatically charging this traction battery.
  • a charging device for example a wallbox
  • a charging cable from the wallbox to the motor vehicle in order to be plugged into a corresponding socket there.
  • a secure connection between the wallbox and the motor vehicle can be established in such a way that charging is easy.
  • Providing such a wallbox in combination with a cable does not save much space, since the wallbox occupies a wall area, for example in a garage, and the charging cable that extends from the wallbox to the motor vehicle can create a trip hazard. Furthermore, the manual process of plugging the charging cable into the motor vehicle is perceived by the users as a nuisance. This can lead to forgetting to connect the motor vehicle for charging or even forgetting that the motor vehicle is still connected to the
  • the charging cable is attached to the wallbox before driving off. Usually prevent
  • Forgetting to charge the vehicle may mean that the
  • Traction battery may not be sufficiently charged. Accordingly, there are efforts to automate the contact for charging the motor vehicle starting from a charging device. There are different concepts for this, with wall-mounted automatic contacting devices having been proposed, for example, which have a charging cable that was previously manually inserted into the socket on the by a user
  • Motor vehicle was introduced, can now be inserted automatically / mechanically. This can be achieved, for example, using a scissor arm.
  • contacting devices which are arranged on the floor of a parking space. With these contacting devices, a motor vehicle drives over the respective charging device and then the motor vehicle is automatically contacted from below via a corresponding lifting device.
  • different lifting devices are known, by means of which a plug from below into a socket in the underbody of the
  • Motor vehicle is arranged, can be introduced.
  • a charging device in which a contacting element is passed from below into a complementary contacting part in the underbody of a motor vehicle and thus automatically contacting for charging the
  • Motor vehicle can be produced.
  • spindle drives are used in the cited prior art, which are provided for lifting an arm. This means that setting the respective positions takes a correspondingly long time and, at the same time, the structural dimensions of the proposed charging device are not particularly compact.
  • a charging device for charging a battery of a motor vehicle comprising a floor unit for arrangement on the floor of a Motor vehicle parking space, wherein the floor unit has a contacting arm, at the free end of which a contacting device for contacting one to the
  • Contacting device complementary contacting unit is arranged in the motor vehicle.
  • the contacting arm has a pivot axis about a vertical axis
  • the contacting of the contacting device with the contacting unit of the motor vehicle can be achieved with a movement parallel to the floor of the parking space and not, as known from the prior art, by a vertical introduction of a contacting device.
  • the contact arm is less susceptible to contamination, wear and tear and corrosion than, for example, a spindle drive or another linear drive.
  • the main link is preferably connected to the floor unit such that it can pivot about the vertical pivot axis.
  • a particularly compact structure can thus be achieved because the
  • the pivoting movement of the contacting arm is already carried out starting from the base unit about the vertical pivot axis and thus the base unit can be made particularly compact.
  • the contacting arm preferably has a lifting link that can be pivoted about a horizontal axis, the lifting link preferably being attached to the at its free end
  • the lifting link configured in this way, in particular with the connection to the contacting device, it can be achieved that the contacting device is raised to a predetermined lifting height, which is a Contacting height corresponds to which the contacting device can come into contact with a contacting element of the motor vehicle.
  • the lifting arm represents, as it were, the last link that carries out precise positioning of the contacting device.
  • the main link it is advantageous in the design of the main link as the last link that the main link, which is about the vertical pivot axis
  • the contacting arm preferably has a secondary link pivotable about a vertical pivot axis, the secondary link preferably being connected to a free end of the main link via the vertical pivot axis and / or the secondary link preferably being connected to a lifting link via a horizontal pivot axis.
  • precise positioning of the contacting device can be carried out by means of the secondary link, since, in addition to the pivoting movement of the main link, fine positioning within the X-Y plane can now be carried out by means of the secondary link.
  • the secondary link is connected to the main link as well as to the lifting link, i.e. if it is integrated exactly between the main link and the lifting link, more precise positioning can be carried out in this way and, in particular, precise positioning of the lifting link in the XY plane , the lifting arm then performing the Z-positioning.
  • a drive is preferably provided which is set up to pivot the main link about its vertical pivot axis and / or a drive is preferably provided which is set up to pivot the secondary link about its vertical pivot axis and / or a drive is preferably provided which is used to pivot the Lifting arm is set up about its horizontal pivot axis.
  • the contacting arm is preferably completely accommodated in a housing in a rest position, with the components of the contacting arm, preferably a main link, a secondary link and a lifting link, in the rest position in one to the bottom of the Motor vehicle parking space are arranged parallel plane.
  • the main link In the rest position, the main link is preferably received in the housing parallel to the lifting link.
  • a particularly compact arrangement of the contacting arm in the rest position can thereby be achieved, which also results in a particularly compact structural dimension of the housing.
  • An opening is preferably provided in the housing through which the
  • the pivot axis of the main link can be pivoted, the opening being able to be closed in the rest position by a closure element, the closure element preferably being firmly guided on the secondary link.
  • a completely closed housing can be provided in the rest position, which accordingly reduces the risk of contamination and damage to the charging device and the risk of injury to people. Due to the fixed connection of the locking element to the secondary link, the normal
  • Pivoting movement of the secondary link opening and closing the opening of the housing can be achieved without additional actuators being necessary.
  • Electronics are preferably provided which are set up to provide a charging current to the contacting device, preferably via a power cable that is laid in the contacting arm. This allows the necessary to charge the traction battery
  • Charging current can be processed, monitored and provided directly in the charging device. This also results in a particularly compact design of the charging device.
  • Electronics are preferably provided which are set up to establish communication with a motor vehicle to be charged and / or which are set up to automatically control the contacting arm. This electronics can largely automate the charging process.
  • the motor vehicle may communicate with the device via the charging device after it has been parked, then to determine the need to charge the traction battery automatically instructs the charging device to carry out the contacting via the contacting arm, then carrying out the charging process and, after completion of the charging process, releasing the contacting arm from the motor vehicle again.
  • the contacting arm can also be released from the motor vehicle in situations in which a user enters the motor vehicle in order to start driving.
  • the user no longer needs to interact with the charging device, but can only park the motor vehicle above the charging device and then do not have to worry about anything else.
  • a support element is preferably arranged on the contacting arm and / or on the base unit, in particular on the closure part.
  • the contact arm can be supported on the ground in a controlled and movable manner, so that uncontrolled grinding of the
  • the support element preferably has at least one roller. This enables one
  • the roller is preferably a pivotable or rotatable roller that can follow the trajectory of the contacting arm that it travels relative to the ground.
  • the support element is preferably arranged on the main link and / or on the secondary link and / or on the lifting link. For example, several support elements along the
  • Main link and / or the secondary link and / or the lifting link can be arranged in order to ensure optimal support of the contacting arm.
  • the support element is particularly preferably arranged on the free end of the main link and / or on the free end of the contacting arm.
  • the contacting arm is supported in a simple manner during operation with as few support elements as possible.
  • Figure 1 schematically shows a plan view of a loading device with a base unit, in which a cover has been removed for better representation, the loading device is in a rest position
  • FIG. 2 shows the charging device from FIG. 1 in a top view, with an arm, at the free end of which a contacting device is provided for contacting a contacting element in an underbody of a motor vehicle, is pivoted into an active position,
  • FIG. 3 shows the loading device from FIGS. 1 and 2 in a schematic perspective
  • FIG. 4 shows a schematic perspective illustration of the charging device from FIG. 3, the arm carrying the contacting element being pivoted into an active position
  • FIG. 5 shows a plan view of the loading device of the previous figures with the arm extended in an active position, the base unit now being shown provided with a cover,
  • Figure 6 is a schematic perspective illustration of the loading device of the previous figures from a different perspective
  • FIG. 7 shows a schematic side view of the charging device from FIGS. 5 and 6, in which the arm is pivoted and raised for contacting a contacting unit complementary thereto in a motor vehicle, not shown here,
  • FIG. 8 shows a schematic perspective illustration of the loading device in a completely closed rest position
  • FIG. 9 is a schematic perspective illustration of the charging device, the arm being pivoted from the rest position into an active contacting position,
  • Figure 10 is a schematic perspective view of the loading device of the previous one
  • Figures with arms swiveled into an active position Figure 1 1 is a schematic perspective view of the loading device with a support element according to a further embodiment
  • FIG. 12 shows a schematic perspective view of the loading device with a support element from FIG. 11 with the arm extended in an active position
  • FIG. 13 shows a schematic side view of the loading device with a support element from FIGS. 1 1 and 12, in which the arm is pivoted and raised for contacting a complementary contacting unit in a motor vehicle, not shown here.
  • FIG. 1 a schematic plan view of a loading device 1 is shown, which has a floor unit 10, which on the floor of a parking space for a to be loaded
  • Motor vehicle is provided, can be arranged.
  • the charging device 1 is used to establish automatic contact with a motor vehicle and then to start a charging process to a traction battery in the
  • the aim of the charging device 1 is to ensure that the entire contacting process and the charging process run essentially automatically, so that the driver or user of the motor vehicle does not have to intervene.
  • the driver only has to position or park his vehicle above the floor unit 10 and the remaining steps of the contacting process and charging process then take place without further interaction with the driver or user.
  • automatic communication can take place between the motor vehicle to be charged and the charging device 1 and, for example, if the charge state of the motor vehicle falls below a specified level, a charging process can be started automatically.
  • the driver actively initiates the charging process, but then at least no further manual interaction between the driver and the charging device 1 is necessary.
  • the charging device 1 is then described below via a
  • Contacting mechanism establish physical contact with the motor vehicle in order to provide a charging current for charging the traction battery of the motor vehicle.
  • a particularly convenient operation of a motor vehicle provided with an electric motor and an associated traction battery can be made possible by means of the charging device 1, in which the driver does not have to take any further steps after parking the motor vehicle over the floor unit 10 and possibly initiating the charging process, since the loading device 1 does this automatically and independently.
  • the proposed charging device 1 can prevent a user from wanting to drive off while the motor vehicle is still in contact and then having to get out again to release the connection.
  • charging device 1 can also be automatically disconnected, which is carried out, for example, when the actual charging process has ended, i.e. the traction battery is completely filled again, or triggered, for example, by opening the motor vehicle or entering the interior of the motor vehicle or switching on the motor vehicle.
  • a user does not have to take any active steps to disconnect the existing contacting of the charging device 1.
  • the user specifies active disconnection by means of a corresponding disconnection command.
  • the base unit 10 of the loading device 1 has a housing 12, which is shown, for example, in FIGS. 1, 3 and 8 in a completely closed position. In the completely closed position, all components of the charging device 1 located inside the housing 12 are protected from the environment.
  • the floor unit 10 mounted on the floor of the respective parking space must be protected from dirt and moisture. Dirt and moisture could penetrate parts of the charging device 1 from the motor vehicle parked above. For example, dirt can fall from the vehicle parked above and in particular its underbody, or dirty water or melt water can drip down from the underbody of the motor vehicle parked above the loading device 1 and in particular the floor unit 10.
  • the housing 12 can reduce the risk of people walking past or climbing over the components of the charging device 1 being injured or accidentally damage the charging device 1. Accordingly, the housing 12 is preferably designed so stable that a full-grown person can stand on the cover without damage being caused here. Particularly preferably, the housing 12 is designed to be so stable that even a direct drive over it with a motor vehicle does not give rise to fear of damage to the floor unit 10.
  • housing 12 In the housing 12 is an inside the housing 12 at one end at a vertical
  • Pivot axis 30 connected contacting arm 2 is provided, at the free end 20 of which a contacting device 6 is provided, which ultimately serves to form a contact with a complementary contacting device in the motor vehicle, not shown here.
  • the contacting device 6 can be designed in any suitable form, for example as a plug, which is correspondingly complementary to the
  • Contacting device can be introduced in the underbody of the motor vehicle. The contacting of the contacting device 6 with the contacting device of the
  • Motor vehicle takes place preferably along a horizontal plane, so after
  • Standard coordinate system in the X-Y plane in the installation position of the charging device 1 and the contacting device is preferably not made by a vertical movement (in the Z direction), but rather by a movement in a plane parallel to the floor (X-Y plane).
  • the floor unit 10 of the loading device 1 is, as already mentioned, preferably arranged on the floor of a parking space or a garage.
  • the Base unit 10 already in an orientation which corresponds to a horizontal plane, that is to say an XY plane.
  • the contacting arm 2 can be pivoted in the XY plane about a pivot axis 30 arranged in the interior of the housing 12 and arranged perpendicularly to the horizontal plane.
  • a main link 3 is pivotably arranged on the vertically aligned pivot axis 30, whereby the connection to the vertical pivot axis 30 means that the main link 3 can accordingly only pivot about the pivot axis 30.
  • the main link 3 therefore always moves in the X-Y plane when pivoted, that is, parallel to the ground.
  • a secondary link 5 is also connected pivotably via a vertical pivot axis 50. This means that the secondary link 5 can only pivot about a vertically aligned pivot axis 50, so that the secondary link 5 also pivots exclusively in the X-Y plane, i.e. parallel to the ground.
  • both the main link 3 and the secondary link 5 can each only have one
  • the horizontal plane corresponds to a plane which is parallel to the bottom of the
  • a lifting link 4 is connected to the secondary link 5.
  • the main link 4 can be pivoted about at least one horizontally extending pivot axis 52. Since the pivot axis 52 is arranged horizontally and is correspondingly perpendicular to the two vertical pivot axes 30, 50, the lifting link 4 can be raised and lowered pivoting about the pivot axis 52 at its free end 40.
  • Contacting device 6 can be achieved in order to finally raise this starting from the height at which the lifting link 4 was stowed together with the main link 3 and the secondary link 4 in the housing 12 in the rest position, to a height above the ground corresponds to a contacting height for connecting the contacting device 6 to a contacting element in the underbody of the motor vehicle.
  • the drive 34 for pivoting the main link 3, wherein the drive 34 can be, for example, an electric motor, a servo motor or a linear motor, by means of which a reliable, quick, reproducible and at the same time energy-saving pivoting of the main link 3 about the vertically arranged pivot axis 30 around can be achieved.
  • the drive 34 can be, for example, an electric motor, a servo motor or a linear motor, by means of which a reliable, quick, reproducible and at the same time energy-saving pivoting of the main link 3 about the vertically arranged pivot axis 30 around can be achieved.
  • a further drive 54 is arranged at the free end 32 of the main link 3, by means of which a pivoting of the secondary link 5 about the vertically arranged pivot axis 50 can be achieved.
  • a further drive 44 is provided, by means of which a pivoting of the free end 40 of the lifting link 4 about the horizontally arranged
  • Pivot axis 52 can take place.
  • the charging device 1 also includes electronics 62, via which, on the one hand, the contacting arm 2 is controlled and which can communicate with a communication module of the motor vehicle that is to be charged.
  • the communication of the electronics 62 with the motor vehicle can, for example, involve an exchange of information about the state of charge of the traction battery of the motor vehicle, a
  • the electronics 62 can furthermore include modules for conditioning, monitoring and refreshing the charging current for charging the motor vehicle, the charging current being conducted from the electronics 62 to the contacting device 6 via a corresponding power cable 60.
  • the housing has an opening 14 through which the contacting arm 2 can be guided out of the housing 12 with its free end 20.
  • the opening 14 is closed by a closure element 16 in the idle state.
  • the closure element 16 can accordingly be designed as part of the side wall of the housing 12, which fits exactly into the opening 14. In other words, the closure element 16 closes the housing 12 and in particular the opening 14 of the housing 12 such that the housing 12 has a uniformly closed appearance in the closed state.
  • the closure element 16 is held on the secondary link 5, so that when the contacting arm 2 moves out of the housing 12, the
  • Closure element 16 takes place and the opening 14 in the housing 12 is opened accordingly. The same naturally also applies when closing, with the closing element 16 being automatically taken along by the secondary link 5 in such a way that the opening 14 is closed in the rest position.
  • the opening 14 in the housing 12 in the exemplary embodiments shown extends in such a way that the possible freedom of movement of the contacting arm 2 is not restricted.
  • the opening 14 extends around a corner of the housing almost up to the articulation of the main link 3 predetermined via the pivot axis 30.
  • the proposed charging device 1 has a particularly compact design because it can be arranged in a particularly compact housing 12.
  • the lifting link 4 is lifted out of the horizontal plane spanned by the main link 3 and the secondary link 5 and can be raised accordingly in the Z direction.
  • the overall height of the contacting arm 2 is thus predetermined by the height of the highest profile of the main link 3, the secondary link 5 or the lifting link 4, at least in the rest position.
  • the individual components of the contacting arm 2 are not stacked on top of one another in the rest position, as is often the case in the prior art. Rather, all the components of the contacting arm 2 are located next to one another in the X-Y plane, so that a particularly flat design can be achieved.
  • the lifting link 4 is preferably designed in such a way that the contacting element 6, which can be designed, for example, in the form of a plug, maintains a predetermined orientation regardless of the lifting position.
  • the lifting link 4 can be designed, for example, in the form of a parallelogram guide.
  • two partial links of the lifting link 4, which are arranged in the manner of a parallelogram, are then arranged on the secondary link 5 around two pivot axes arranged horizontally parallel to one another.
  • the free end 40 of the lifting link 4 likewise has a parallelogram-like connection to the contacting device 6. In this way, when the free end 40 of the lifting link 4 is raised and lowered, the contacting device 6 is always in a predetermined orientation.
  • Parallelogram guidance of the contacting device 6 can be achieved.
  • the movable components of the contacting arm 2, namely the main link 3, the secondary link 5 and the lifting link 4, can only be pivoted about pivot bearings, so that the structure of the loading device 1 is relative is simple, the respective pivot bearings not only being cheaper to deliver, but also being more dirt-resistant and having a lower risk of jamming.
  • the electronics 62 can, for example, communicate with the motor vehicle in order to automatically contact the vehicle again, for example if the traction battery drops below a predetermined charge level.
  • the electronics 62 control the contact arm 2 so that it is initially through a Pivoting about the axis 30 and about the axis 50 in the horizontal plane is unfolded so far that the lifting arm 4 can be raised without colliding with the housing 12.
  • the electronics 62 then move the contacting device 6 by means of the contacting arm 2 to the contacting height and then into the contacting unit in the complementary thereto
  • the charging process can then be started via the electronics 62, so that the battery of the motor vehicle is charged.
  • Figure 11 shows a schematic perspective view of the base unit 10 of the
  • the support elements 7 are arranged on the contacting arm 2. This allows the contact arm to be movably supported on the floor.
  • the support element 7 is designed as a roller, in particular as a pivotable roller. This enables low-noise operation of the contacting arm 2, since the contacting arm 2 is supported in its pivoting movement in such a way that the
  • FIG. 12 shows a schematic perspective view of the charging device 1 with at least one support element 7 with the arm 2 extended in an active position.
  • the at least one support element 7 is on a free end of the contacting arm 2 or on a free end of the closure part 21 arranged.
  • FIG. 13 shows a schematic side view of the loading device 1 with two support elements 7.
  • the support elements 7 are arranged on the closure part 16 in such a way that a first support element 7 is level with the free end 32 of the main link 3 and a second support element 7 are arranged at the free end 21 of the closure part 16.
  • a movement of the contacting arm 2 can thereby be achieved in an improved manner. In particular, this prevents the contact arm 2 from grinding when it is retracted and extended.
  • the contacting arm 2 can be made less rigid, since it is due to the
  • Support element 7 is supported during the movement on the ground.

Landscapes

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (1) zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Bodeneinheit (10) zur Anordnung am Boden eines Kraftfahrzeugstellplatzes, wobei die Bodeneinheit (10) einen Kontaktierungsarm (2) aufweist, an dessen freiem Ende (20) eine Kontaktierungsvorrichtung (6) zum Kontaktieren einer zu der Kontaktierungsvorrichtung (6) komplementären Kontaktierungseinheit im Kraftfahrzeug angeordnet ist, wobei der Kontaktierungsarm (2) einen um eine vertikale Schwenkachse (30) verschwenkbaren Hauptlenker (3) aufweist.

Description

Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Laden einer Traktionsbatterie eines mit einem Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeugs, insbesondere zum automatischen Laden dieser Traktionsbatterie.
Stand der Technik
Zum Laden von Traktionsbatterien bei Kraftfahrzeugen ist es bekannt, eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs mit einer Ladeeinrichtung, beispielsweise einer Wallbox, herzustellen, indem durch einen Benutzer ein Ladekabel von der Wallbox zum Kraftfahrzeug geführt wird, um dort in eine entsprechende Buchse eingesteckt zu werden. Auf diese Weise kann eine sichere Verbindung zwischen der Wallbox und dem Kraftfahrzeug so hergestellt werden, dass eine Ladung einfach möglich ist.
Das Bereitstellen einer solchen Wallbox in Kombination mit einem Kabel ist hingegen wenig platzsparend, da die Wallbox einen Wandbereich beispielsweise in einer Garage belegt und das Ladekabel, dass sich von der Wallbox zum Kraftfahrzeug hin erstreckt eine Stolperfalle bilden kann. Weiterhin wird der manuelle Prozess des Einsteckens des Ladekabels in das Kraftfahrzeug von den Benutzern als lästig empfunden. Dies kann dazu führen, dass das Verbinden des Kraftfahrzeuges zum Laden vergessen wird oder gar vergessen wird, dass das Kraftfahrzeug noch mit dem
Ladekabel an der Wallbox hängt, bevor losgefahren wird. Zwar verhindern üblicherweise
Losfahrsperren einen mechanischen Schaden, der Benutzer muss jedoch dennoch noch einmal aus dem Kraftfahrzeug aussteigen und das Ladekabel vom Fahrzeug lösen.
Wird vergessen, das Fahrzeug zu laden, kann dies bedeuten, dass eine Ladung der
Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs nicht stattfindet und beim nächsten Starten die
Traktionsbatterie möglicherweise nicht ausreichend geladen ist. Entsprechend gibt es Bestrebungen, die Kontaktierung zum Laden des Kraftfahrzeuges ausgehend von einer Ladevorrichtung zu automatisieren. Hierzu gibt es unterschiedliche Konzepte, wobei beispielsweise wandgebundene automatische Kontaktierungsvorrichtungen vorgeschlagen wurden, welche ein Ladekabel, welches vormals von einem Benutzer händisch in die Buchse am
Kraftfahrzeug eingeführt wurde, nun automatisch/mechanisch eingesteckt werden. Dies kann beispielsweise über einen Scherenarm erreicht werden.
Weiterhin sind Kontaktierungsvorrichtungen bekannt, welche am Boden eines Stellplatzes angeordnet sind. Bei diesen Kontaktierungsvorrichtungen fährt ein Kraftfahrzeug über die jeweilige Ladevorrichtung und dann findet automatisch eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs über eine entsprechende Hubvorrichtung von unten her statt. Dazu sind unterschiedliche Hubvorrichtungen bekannt, mittels welchen ein Stecker von unten in eine Buchse, die im Unterboden des
Kraftfahrzeugs angeordnet ist, eingeführt werden kann.
Beispielsweise ist aus der WO 2019/060939A1 eine Ladeeinrichtung bekannt, bei weicher ein Kontaktierungselement von unten in ein dazu komplementäres Kontaktierungsteil im Unterboden eines Kraftfahrzeugs geleitet wird und so automatisch eine Kontaktierung zum Laden des
Kraftfahrzeugs hergestellt werden kann.
Der genannte Stand der Technik bedient sich einer Technologie, bei welcher die eigentliche Kontaktierung in einer vertikalen Richtung stattfindet. Dazu werden in dem genannten Stand der Technik Spindeltriebe verwendet, welche zum Anheben eines Armes vorgesehen sind. Damit ergibt sich, dass eine Einstellung der jeweiligen Positionen entsprechend lange dauert und gleichzeitig das Baumaß der vorgeschlagenen Ladeeinrichtung nicht besonders kompakt ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist entsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung bereitzustellen, welche eine automatische Kontaktierung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht, gleichzeitig aber auch kompakt baut und zuverlässig ausgestaltet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Ladevorrichtung zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Bodeneinheit zur Anordnung am Boden eines Kraftfahrzeugstellplatzes, wobei die Bodeneinheit einen Kontaktierungsarm aufweist, an dessen freiem Ende eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer zu der
Kontaktierungsvorrichtung komplementären Kontaktierungseinheit im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist der Kontaktierungsarm einen um eine vertikale Schwenkachse
verschwenkbaren Hauptlenker auf.
Durch die Verwendung des um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbaren Hauptlenkers kann eine Bewegung des Kontaktierungsarms in einer horizontalen Ebene erreicht werden, sodass mittels des auf diese Weise bereitgestellten Kontaktierungsarms eine Kontaktierung der
Kontaktierungsvorrichtung mit einer Kontaktierungseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einer
Bewegung, die sich in einer zum Boden parallelen Ebene erstreckt. Mit anderen Worten kann das Kontaktieren der Kontaktierungsvorrichtung mit der Kontaktierungseinheit des Kraftfahrzeuges mit einer zum Boden des Stellplatzes parallelen Bewegung erreicht werden und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch ein vertikales Einführen einer Kontaktierungsvorrichtung.
Gleichzeitig kann durch die Verwendung einer vertikalen Schwenkachse und der entsprechend vorgesehenen Verschwenkbewegung des Hauptlenkers ein besonders wartungsarmer und zuverlässiger Aufbau des Kontaktierungsarms erreicht werden. Der Kontaktierungsarm ist durch die Verwendung des Schwenkgelenks gegenüber Verschmutzungen, Abnutzungen und Korrosion weniger anfällig als dies beispielsweise ein Spindeltrieb oder ein anderer Linearantrieb wäre.
Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung einer Verschwenkung um eine vertikale Achse eine besonders niedrige Bauhöhe der vorgeschlagenen Ladevorrichtung, da aufgrund der
Verschwenkung in der horizontalen Ebene nur ein niedriges Baumaß eines Gehäuses vonnöten ist.
Bevorzugt ist der Hauptlenker um die vertikale Schwenkachse verschwenkbar an der Bodeneinheit angebunden. Damit kann ein besonders kompakter Aufbau erreicht werden, da die
Verschwenkbewegung des Kontaktierungsarms bereits ausgehend von der Bodeneinheit um die vertikale Schwenkachse durchgeführt wird und damit die Bodeneinheit besonders kompakt ausgebildet werden kann.
Bevorzugt weist der Kontaktierungsarm einen um eine horizontale Achse verschwenkbaren Hublenker auf, wobei der Hublenker bevorzugt an seinem freien Ende an die
Kontaktierungsvorrichtung angebunden ist. Mittels des auf diese Weise ausgestalteten Hublenkers, insbesondere mit der Anbindung an die Kontaktierungsvorrichtung, kann erreicht werden, dass die Kontaktierungsvorrichtung auf eine vorgegebene Hubhöhe angehoben wird, welche einer Kontaktierungshöhe entspricht, in welcher die Kontaktierungsvorrichtung mit einem Kontaktierungselement des Kraftfahrzeugs in Verbindung treten kann. Der Hublenker stellt in dieser Ausbildung entsprechend quasi das letzte Glied dar, welches eine genaue Positionierung der Kontaktierungsvorrichtung vornimmt. Gleichzeitig ist es bei der Ausbildung des Hauptlenkers als letztes Glied vorteilhaft, dass der Hauptlenker, welcher um die vertikale Schwenkachse
verschwenkbar ist, entsprechend innerhalb der X-Y Ebene positionieren kann und der Hublenker dann die Z-Positionierung vornimmt.
Bevorzugt weist der Kontaktierungsarm einen um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbaren Nebenlenker auf, wobei der Nebenlenker bevorzugt über die vertikale Schwenkachse an einem freien Ende des Hauptlenkers angebunden ist und/oder wobei der Nebenlenker bevorzugt über eine horizontale Schwenkachse an einen Hublenker angebunden ist. Auf diese Weise kann mittels des Nebenlenkers eine genaue Positionierung der Kontaktierungsvorrichtung vorgenommen werden, da zusätzlich zu der Verschwenkbewegung des Hauptlenkers nun mittels des Nebenlenkers eine Feinpositionierung innerhalb der X-Y Ebene vorgenommen werden kann. Ist der Nebenlenker sowohl an den Hauptlenker als auch an den Hublenker angebunden, ist er also genau zwischen dem Hauptlenker und dem Hublenker eingebunden, so kann auf diese Weise eine genauere Positionierung vorgenommen werden und insbesondere auch eine genaue Positionierung des Hublenkers in der X-Y Ebene vorgenommen werden, wobei der Hublenker dann die Z- Positionierung vornimmt.
Bevorzugt ist ein Antrieb vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Hauptlenkers um dessen vertikale Schwenkachse eingerichtet ist und/oder ein Antrieb ist bevorzugt vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Nebenlenkers um dessen vertikale Schwenkachse eingerichtet ist und/oder ein Antrieb ist bevorzugt vorgesehen, welcher zur Verschwenkung des Hublenkers um seine horizontale Schwenkachse eingerichtet ist. Durch das Bereitstellen der genannten Antriebe kann entsprechend ein automatisches Verfahren des Kontaktierungsarms vorgenommen werden. Dabei kann die Verschwenkbewegung in jedem der vorgesehenen Schwenkgelenke, also insbesondere eine Verschwenkung des Hauptlenkers um seine vertikale Schwenkachse, eine Verschwenkung des Nebenlenkers um seine vertikale Schwenkachse und eine Verschwenkung des Hublenkers um seine horizontale Schwenkachse, separat und individuell angesteuert vorgenommen werden.
Bevorzugt ist der Kontaktierungsarm in einer Ruheposition vollständig in einem Gehäuse aufgenommen, wobei die Komponenten des Kontaktierungsarms, bevorzugt ein Hauptlenker, ein Nebenlenker und ein Hublenker, in der Ruheposition in einer zum Boden des Kraftfahrzeugstellplatzes parallelen Ebene angeordnet sind. Durch die Bereitstellung eines entsprechenden Gehäuses, in welchem der Kontaktierungsarm in einer Ruheposition vollständig aufgenommen ist, kann erreicht werden, dass bei einer Nichtverwendung der Ladevorrichtung diese gegen Beschädigungen und Verschmutzungen geschützt und ohne ein Sicherheitsrisiko für Menschen darzustellen am Boden des Kraftfahrzeugstellplatzes angeordnet sein kann.
Bevorzugt ist in der Ruheposition der Hauptlenker parallel zu dem Hublenker in dem Gehäuse aufgenommen. Dadurch kann eine besonders kompakte Anordnung des Kontaktierungsarms in der Ruheposition erreicht werden, woraus sich auch ein besonders kompaktes Baumaß des Gehäuses ergibt.
Bevorzugt ist in dem Gehäuse eine Öffnung vorgesehen, durch welche hindurch der
Kontaktierungsarm von der Ruheposition in eine Kontaktierungsposition um die vertikale
Schwenkachse des Hauptlenkers verschwenkt werden kann, wobei die Öffnung in der Ruheposition durch ein Verschlusselement verschlossen werden kann, wobei das Verschlusselement bevorzugt an dem Nebenlenker fest geführt ist. Durch die Bereitstellung der Öffnung in Kombination mit dem Verschlusselement kann in der Ruheposition ein vollständig abgeschlossenes Gehäuse bereitgestellt werden, welches entsprechend die Verschmutzungsgefahr und Beschädigungsgefahr für die Ladevorrichtung und eine Verletzungsgefahr für Personen reduziert. Durch die feste Anbindung des Verschlusselements an dem Nebenlenker kann durch die normale
Verschwenkbewegung des Nebenlenker ein Öffnen und Verschließen der Öffnung des Gehäuses erreicht werden, ohne dass dafür zusätzliche Aktoren notwendig wären.
Bevorzugt ist eine Elektronik vorgesehen, welche zum Bereitstellen eines Ladestromes an die Kontaktierungsvorrichtung, bevorzugt über ein Leistungskabel, welches in dem Kontaktierungsarm verlegt ist, eingerichtet ist. Dadurch kann der zum Laden der Traktionsbatterie notwendige
Ladestrom direkt in der Ladeeinrichtung aufbereitet, überwacht und bereitgestellt werden. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Ausbildung der Ladevorrichtung.
Bevorzugt ist eine Elektronik vorgesehen, welche zur Ausbildung einer Kommunikation mit einem zu ladenden Kraftfahrzeug eingerichtet ist und/oder welche zur automatischen Ansteuerung des Kontaktierungsarms eingerichtet ist. Durch diese Elektronik kann der Ladevorgang weitgehend automatisiert werden.
Insbesondere ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug nach dem Abstellen über der Ladevorrichtung mit der Vorrichtung kommuniziert, den Bedarf eines Ladens der Traktionsbatterie feststellt, dann selbsttätig die Ladevorrichtung instruiert, die Kontaktierung über den Kontaktierungsarm durchzuführen, dann den Ladevorgang durchführt und nach Abschluss des Ladevorgangs den Kontaktierungsarm wieder von dem Kraftfahrzeug löst.
Mittels der Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der Elektronik der Ladevorrichtung kann weiterhin auch ein Lösen des Kontaktierungsarms von dem Kraftfahrzeug in Situationen erreicht werden, in welchen ein Benutzer das Kraftfahrzeug betritt, um mit diesem loszufahren. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist hier entsprechend keine Interaktion des Benutzers mit der Ladevorrichtung mehr notwendig, sondern dieser kann lediglich das Kraftfahrzeug über der Ladevorrichtung abstellen und muss sich dann um nichts weiter kümmern.
Bevorzugt ist ein Abstützelement an dem Kontaktierungsarm und/oder an der Bodeneinheit, insbesondere an dem Verschlussteil, angeordnet. Dadurch kann sich der Kontaktierungsarm am Boden kontrolliert und beweglich abstützen, so dass ein unkontrolliertes Schleifen des
Kontaktierungsarmes auf dem Boden vermieden werden kann.
Bevorzugt weist das Abstützelement mindestens eine Rolle auf. Dies ermöglicht einen
geräuscharmen Betrieb des Kontaktierungsarms, da der Kontaktierungsarm derart in seiner Schwenkbewegung unterstützt wird, dass der Kontaktierungsarm nicht direkt den Boden berührt, sondern über das in Form der Rolle bereitgestellte Abstützelement mit dem Boden in Kontakt kommt. Dadurch kann verhindert werden, dass der Kontaktierungsarm am Boden schleift, wenn der Kontaktierungsarm ausgeschwenkt wird. Bei der Rolle handelt es sich bevorzugt um eine verschwenkbare oder drehbare Rolle, die entsprechend der Trajektorie des Kontaktierungsarms, die dieser relativ zum Boden abfährt, folgen kann.
Bevorzugt ist das Abstützelement an dem Hauptlenker und/oder an dem Nebenlenker und/oder an dem Hublenker angeordnet. Beispielsweise können mehre Abstützelemente entlang des
Hauptlenkers und/oder des Nebenlenkers und/oder des Hublenkers angeordnet sein, um eine optimale Abstützung des Kontaktierungsarms zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt ist das Abstützelement an dem freien Ende des Hauptlenkers und/ oder an dem freien Ende des Kontaktierungsarms angeordnet. Dadurch wird der Kontaktierungsarm mit möglichst wenigen Abstützelementen in einfacher Weise im Betrieb abgestützt. Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Ladevorrichtung mit einer Bodeneinheit, bei welcher ein Deckel zur besseren Darstellung entfernt wurde, wobei sich die Ladevorrichtung in einer Ruheposition befindet,
Figur 2 die Ladevorrichtung aus Figur 1 in einer Draufsicht, wobei ein Arm, an dessen freiem Ende eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren eines Kontaktierungselements in einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, in eine aktive Position verschwenkt ist,
Figur 3 die Ladevorrichtung aus Figur 1 und 2 in einer schematischen perspektivischen
Darstellung, wobei hier ebenfalls zur besseren Darstellung der Deckel entfernt wurde, und sich die Ladevorrichtung in einer Ruheposition befindet,
Figur 4 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung aus Figur 3, wobei der das Kontaktierungselement tragende Arm in eine aktive Position verschwenkt ist,
Figur 5 eine Draufsicht auf die Ladevorrichtung der vorherigen Figuren mit in einer aktiven Position ausgefahrenem Arm, wobei die Bodeneinheit nun mit einem Deckel versehen gezeigt ist,
Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung der vorherigen Figuren aus einer anderen Perspektive,
Figur 7 eine schematische Seitenansicht der Ladevorrichtung aus den Figuren 5 und 6, in welcher der Arm zum Kontaktieren einer dazu komplementären Kontaktierungseinheit in einem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug verschwenkt und angehoben ist,
Figur 8 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung in einer vollständig geschlossenen Ruheposition,
Figur 9 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung, wobei der Arm gerade aus der Ruheposition in eine aktive Kontaktierungsposition verschwenkt wird,
Figur 10 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung der vorherigen
Figuren mit in eine aktive Position verschwenktem Arm, Figur 1 1 eine schematische perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung mit einem Abstützelement gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 12 eine schematische perspektivische Ansicht der Ladevorrichtung mit einem Abstützelement aus Figur 1 1 mit in einer aktiven Position ausgefahrenem Arm, und
Figur 13 eine schematische Seitenansicht der Ladevorrichtung mit einem Abstützelement aus den Figuren 1 1 und 12, in welcher der Arm zum Kontaktieren einer dazu komplementären Kontaktierungseinheit in einem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug verschwenkt und angehoben ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figur 1 ist in einer schematischen Draufsicht eine Ladevorrichtung 1 gezeigt, welche eine Bodeneinheit 10 aufweist, welche am Boden eines Stellplatzes, der für ein zu ladendes
Kraftfahrzeug vorgesehen ist, angeordnet sein kann.
Die Ladevorrichtung 1 dient dazu, eine automatische Kontaktierung mit einem Kraftfahrzeug herzustellen und dann einen Ladevorgang zu starten, um eine Traktionsbatterie in dem
Kraftfahrzeug zu laden. Dabei soll mittels der Ladevorrichtung 1 erreicht werden, dass der gesamte Kontaktierungsvorgang und der Ladevorgang im Wesentlichen automatisch abläuft, so dass der Fahrer beziehungsweise Benutzer des Kraftfahrzeuges nicht eingreifen muss. Der Fahrer muss sein Fahrzeug lediglich über der Bodeneinheit 10 positionieren beziehungsweise abstellen und die restlichen Schritte des Kontaktierungsvorgangs und Ladevorgangs finden dann ohne weitere Interaktion mit dem Fahrer bzw. Benutzer statt. Mit anderen Worten kann eine automatische Kommunikation zwischen dem zu ladenden Kraftfahrzeug und der Ladevorrichtung 1 stattfinden und, wenn beispielsweise ein vorgegebener Ladezustand des Kraftfahrzeugs unterschritten wird, automatisch einen Ladevorgang starten. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Fahrer den Ladevorgang aktiv anstößt, dann aber zumindest keine weitere manuelle Interaktion zwischen dem Fahrer und der Ladevorrichtung 1 notwendig ist. Die Ladeeinrichtung 1 wird dann über einen nachfolgend beschriebenen
Kontaktierungsmechanismus einen physischen Kontakt mit dem Kraftfahrzeug hersteilen, um auf diese Weise einen Ladestrom zum Laden der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeuges bereitzustellen.
Entsprechend kann mittels der Ladevorrichtung 1 ein besonders bequemes Betreiben eines mit einem Elektromotor und einer dazugehörigen Traktionsbatterie versehenen Kraftfahrzeugs ermöglicht werden, bei welchem der Fahrer nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs über der Bodeneinheit 10 und möglicherweise einem Anstoßen des Ladevorganges keine weiteren Schritte mehr unternehmen muss, da die Ladevorrichtung 1 dies automatisch und selbstständig vornimmt.
Es ist insbesondere nicht notwendig, dass der Benutzer des Kraftfahrzeuges zur Kontaktierung manuell ein Ladekabel mit einem Stecker von einer Wallbox zu dem Kraftfahrzeug führen muss und dann ein entsprechendes Einstecken vornehmen muss, sondern dieser manuelle Prozess kann entfallen.
Gleichermaßen kann über die vorgeschlagene Ladevorrichtung 1 vermieden werden, dass bei noch bestehender Kontaktierung des Kraftfahrzeugs ein Benutzer bereits losfahren möchte und dann noch einmal aussteigen muss, um die Verbindung zu lösen. Mittels der vorgeschlagenen
Ladevorrichtung 1 kann vielmehr auch ein automatisches selbstständiges Trennen erreicht werden, welches beispielsweise dann durchgeführt wird, wenn der eigentliche Ladevorgang beendet wurde, also die Traktionsbatterie wieder vollständig gefüllt ist, oder aber angestoßen beispielsweise durch das Öffnen des Kraftfahrzeugs oder das Betreten des Innenraums des Kraftfahrzeugs oder das Einschalten des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten muss ein Benutzer auch zum Trennen der bestehenden Kontaktierung der Ladevorrichtung 1 keine aktiven Schritte unternehmen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Benutzer ein aktives Trennen durch einen entsprechenden Trennbefehl vorgibt.
Die Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 12 auf, welches beispielsweise in den Figuren 1 , 3 und 8 in einer vollständig geschlossenen Position gezeigt ist. In der vollständig geschlossenen Position sind sämtliche im Inneren des Gehäuses 12 liegenden Komponenten der Ladevorrichtung 1 gegenüber der Umgebung geschützt.
In den Figuren 1 bis 4 Figur 1 wurde lediglich der besseren Darstellbarkeit halber auf die
Darstellung eines Deckels beziehungsweise der Oberseite des Gehäuses 12 verzichtet. Im regulären Betrieb der Ladevorrichtung 1 hingegen ist die Oberseite stets geschlossen, sowie sich beispielsweise auch aus den Figuren 5 bis 10 ergibt. Das Bereitstellen des Gehäuses 12 der Ladevorrichtung 1 ist unter anderem deshalb von
Bedeutung, weil die am Boden des jeweiligen Abstellplatzes montierte Bodeneinheit 10 vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt werden muss. Von dem darüber abgestellten Kraftfahrzeug könnten Schmutz und Feuchtigkeit in Teile der Ladevorrichtung 1 eindringen. Beispielsweise kann Schmutz von dem darüber abgestellten Fahrzeug und insbesondere dessen Unterboden herabfallen oder es kann Schmutzwasser oder Schmelzwasser von dem Unterboden des über der Ladevorrichtung 1 und insbesondere der Bodeneinheit 10 abgestellten Kraftfahrzeuges heruntertropfen.
Weiterhin kann, beispielsweise beim Anordnen der Ladevorrichtung 1 in einer Garage oder einem anderen regulären Stellplatz, der nicht dauernd mit einem Kraftfahrzeug belegt ist, durch das Gehäuse 12 die Gefahr reduziert werden, dass sich vorbeilaufende oder darüber steigende Personen an den Komponenten der Ladevorrichtung 1 verletzen oder die Ladevorrichtung 1 unabsichtlich beschädigen. Entsprechend ist das Gehäuse 12 bevorzugt so stabil ausgebildet, dass eine ausgewachsene Person auf dem Deckel stehen kann, ohne dass es hier zu Beschädigungen kommt. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse 12 so stabil ausgebildet, dass auch ein direktes Überfahren mit einem Kraftfahrzeug keine Beschädigung der Bodeneinheit 10 befürchten lässt.
In dem Gehäuse 12 ist ein innerhalb des Gehäuses 12 an einem Ende an einer vertikalen
Schwenkachse 30 angebundener Kontaktierungsarm 2 vorgesehen, an dessen freiem Ende 20 eine Kontaktierungsvorrichtung 6 vorgesehen ist, welche schlussendlich zum Ausbilden eines Kontakts mit einer dazu komplementären Kontaktierungseinrichtung in dem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug dient.
Die Kontaktierungsvorrichtung 6 kann in einer beliebigen geeigneten Form, beispielsweise als Stecker, ausgebildet sein, welche entsprechend mit der dazu komplementären
Kontaktierungseinrichtung im Unterboden des Kraftfahrzeugs eingebracht werden kann. Die Kontaktierung der Kontaktierungsvorrichtung 6 mit der Kontaktierungseinrichtung des
Kraftfahrzeugs findet bevorzugt entlang einer horizontalen Ebene statt, also nach dem
Standardkoordinatensystem in der X-Y Ebene in Einbaulage der Ladevorrichtung 1 sowie der Kontaktierungseinrichtung. Mit anderen Worten findet die eigentliche Kontaktierung bevorzugt nicht durch eine vertikale Bewegung (in Z-Richtung) statt, sondern durch eine Bewegung in einer Ebene parallel zum Boden (X-Y Ebene).
Die Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 ist dabei, wie bereits erwähnt, bevorzugt am Boden eines Stellplatzes beziehungsweise einer Garage angeordnet. Entsprechend befindet sich die Bodeneinheit 10 bereits in einer Ausrichtung, welche einer horizontalen Ebene, also einer X-Y Ebene, entspricht. Der Kontaktierungsarm 2 ist dabei um eine im Inneren des Gehäuses 12 angeordnete, senkrecht zu der horizontalen Ebene angeordnete Schwenkachse 30 in der X-Y Ebene verschwenkbar.
Konkret ist an der vertikal ausgerichteten Schwenkachse 30 ein Hauptlenker 3 verschwenkbar angeordnet, wobei durch die Anbindung an die vertikale Schwenkachse 30 der Hauptlenker 3 entsprechend ausschließlich eine Verschwenkung um die Schwenkachse 30 vornehmen kann. Damit bewegt sich der Hauptlenker 3 bei einer Verschwenkung stets in der X-Y Ebene, also parallel zum Boden.
An dem freien Ende 32 des Hauptlenkers 3 ist ein Nebenlenker 5 ebenfalls über eine vertikale Schwenkachse 50 verschwenkbar angebunden. Damit kann auch der Nebenlenker 5 nur eine Verschwenkbewegung um eine vertikal ausgerichtete Schwenkachse 50 herum vornehmen, so dass eine Verschwenkung des Nebenlenkers 5 ebenfalls ausschließlich in der X-Y Ebene verläuft, also parallel zum Boden.
Entsprechend kann sowohl der Hauptlenker 3 als auch der Nebenlenker 5 jeweils nur eine
Verschwenkbewegung um eine vertikale angeordnete Schwenkachse 30, 50 vornehmen. Damit ist jegliche Bewegung des Hauptlenkers 3 und des Nebenlenker 5 nur in einer horizontalen Ebene möglich.
Die horizontale Ebene entspricht hierbei einer Ebene, welche parallel zum Boden des
Abstellplatzes ausgerichtet ist, auf welchem die Bodeneinheit 10 montiert ist.
An dem Nebenlenker 5 ist ein Hublenker 4 angebunden. Der Hauptlenker 4 ist um zumindest eine sich horizontal erstreckende Schwenkachse 52 herum verschwenkbar. Da die Schwenkachse 52 horizontal angeordnet ist und entsprechend senkrecht zu den beiden vertikalen Schwenkachsen 30, 50 liegt, kann der Hublenker 4 an seinem freien Ende 40 um die Schwenkachse 52 herum schwenkend angehoben und abgesenkt werden.
Damit kann mittels des Hublenkers 4 entsprechend auch ein Anheben bzw. Absenken der
Kontaktierungsvorrichtung 6 erreicht werden, um diese schlussendlich ausgehend von der Höhe, in welcher der Hublenker 4 gemeinsam mit dem Hauptlenker 3 und dem Nebenlenker 4 in dem Gehäuse 12 in der Ruheposition verstaut war, auf eine Höhe über dem Boden anzuheben, welche einer Kontaktierungshöhe zum Verbinden der Kontaktierungsvorrichtung 6 mit einem Kontaktierungselement im Unterboden des Kraftfahrzeugs entspricht.
Nachdem die Kontaktierungsvorrichtung 6 dann mittels des Hublenkers 4 auf die entsprechende Kontaktierungshöhe angehoben wurde, findet durch ein weiteres Verfahren der
Kontaktierungsvorrichtung 6 mittels des Hauptlenkers 3 und des Nebenlenkers 5 dann ein Bewegen in der X-Y Ebene statt, um auf diese Weise eine vollständige Kontaktierung zwischen der
Kontaktierungsvorrichtung 6 und einer Kontaktierungseinrichtung Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
In dem Gehäuse 12 ist weiterhin mindestens ein Antrieb 34 zum Verschwenken des Hauptlenkers 3 angeordnet, wobei der Antrieb 34 beispielsweise ein Elektromotor, ein Servomotor oder ein Linearmotor sein kann, mittels welchen ein zuverlässiges, zügiges, reproduzierbares und gleichzeitig energiesparendes Verschwenken des Hauptlenkers 3 um die vertikal angeordnete Schwenkachse 30 herum erreicht werden kann.
Am freien Ende 32 des Hauptlenkers 3 ist ein weiterer Antrieb 54 angeordnet, mittels welchem eine Verschwenkung des Nebenlenkers 5 um die vertikal angeordnete Schwenkachse 50 herum erreicht werden kann.
Am freien Ende 40 des Hublenkers 4 ist ein weiterer Antrieb 44 vorgesehen, mittels welchem ein Verschwenken des freien Endes 40 des Hublenkers 4 um die horizontal angeordnete
Schwenkachse 52 stattfinden kann.
Die Ladevorrichtung 1 umfasst im Innenraum des Gehäuses 12 weiterhin eine Elektronik 62, über welche zum einen der Kontaktierungsarm 2 angesteuert wird und welche in Kommunikation mit einem Kommunikationsmodul des Kraftfahrzeugs, welches geladen werden soll, treten kann.
Die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug kann beispielsweise einen Austausch von Informationen über den Ladezustand der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, eine
Berechtigung zum Laden an der Ladevorrichtung 1 , eine Authentifizierung oder Autorisierung des Ladevorgangs, eine Übergabe von Ladeparametern, eine Steuerung des eigentlichen
Ladevorganges oder auch ein manuelles Anstoßen eines Ladevorganges durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs umfassen. Weiterhin können über die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug Informationen darüber ausgetauscht werden, dass der Ladevorgang beendet werden muss, weil beispielsweise ein Benutzer das Kraftfahrzeug betritt und sich anschickt, mit dem Kraftfahrzeug los zu fahren. Die Elektronik 62 kann weiterhin Module zum Aufbereiten, Überwachen und Auffrischen des Ladestroms zum Laden des Kraftfahrzeugs umfassen, wobei der Ladestrom von der Elektronik 62 über ein entsprechendes Leistungskabel 60 hin zu der Kontaktierungsvorrichtung 6 geleitet wird.
Wie beispielsweise aus Figur 2 zu erkennen ist, weist das Gehäuse eine Öffnung 14 auf, durch welche hindurch der Kontaktierungsarm 2 mit seinem freien Ende 20 aus dem Gehäuse 12 hinaus geführt werden kann.
Wie sich aus dem Vergleich der Figuren 1 und 2 ergibt, wird die Öffnung 14 im Ruhezustand durch ein Verschlusselement 16 verschlossen. Das Verschlusselement 16 kann entsprechend als Teil der Seitenwand des Gehäuses 12 ausgebildet sein, welches genau in die Öffnung 14 hereinpasst. Mit anderen Worten verschließt das Verschlusselement 16 das Gehäuse 12 und insbesondere die Öffnung 14 des Gehäuses 12 so, dass im geschlossenen Zustand das Gehäuse 12 eine einheitlich geschlossene Anmutung aufweist.
Das Verschlusselement 16 ist an dem Nebenlenker 5 gehalten, sodass bei einer Bewegung des Kontaktierungsarmes 2 aus dem Gehäuse 12 heraus automatisch ein Mitnehmen des
Verschlusselements 16 stattfindet und entsprechend die Öffnung 14 im Gehäuse 12 geöffnet wird. Gleiches gilt selbst verständlich auch beim Schließen, wobei dabei das Verschlusselement 16 automatisch durch den Nebenlenker 5 so mitgenommen wird, dass in der Ruheposition die Öffnung 14 verschlossen ist.
Dabei erstreckt sich die Öffnung 14 in dem Gehäuse 12 in den gezeigten Ausführungsbeispielen so, dass der mögliche Bewegungsspielraum des Kontaktierungsarmes 2 nicht eingeschränkt wird. Insbesondere zieht sich die Öffnung 14 dabei um eine Ecke des Gehäuses herum bis beinahe zu der über die Schwenkachse 30 vorgegebenen Anlenkung des Hauptlenkers 3.
Wie sich bereits aus den Figuren 1 und 3 ergibt, ist die vorgeschlagene Ladevorrichtung 1 besonders kompakt ausgebildet, weil sie in einem besonders kompakten Gehäuse 12 angeordnet werden kann. Dadurch, dass der Hauptlenker 3, der Nebenlenker 5 und der Hublenkers 4 quasi nebeneinander gefaltet in dem Gehäuse 12 aufgenommen werden können, kann das Gehäuse 12 besonders kompakt ausgebildet sein.
In der in Figur 4 gezeigten Darstellung des ausgefahrenen Kontaktierungsarms 2 ist zu erkennen, dass der Hublenker 4 aus der durch den Hauptlenker 3 und den Nebenlenker 5 aufgespannten, horizontalen Ebene herausgehoben ist und entsprechend in Z-Richtung angehoben werden kann. Dadurch lässt sich eine flache Bauweise der Bodeneinheit 10 der Ladevorrichtung 1 erreichen, da ein Anheben erst in einem aktivierten Zustand des Kontaktierungsarms 2 vorgenommen wird, in der Ruheposition aber Hauptlenker 3, Nebenlenker 5 und Hublenker 4 nebeneinander in der X-Y Ebene angeordnet sind. Damit ist die Bauhöhe des Kontaktierungsarmes 2 zumindest in der Ruheposition durch die Höhe des höchsten Profils des Hauptlenkers 3, des Nebenlenkers 5 oder des Hublenkers 4 vorgegeben.
Die einzelnen Komponenten des Kontaktierungsarmes 2 werden in der Ruheposition nicht übereinander gestapelt, so wie es im Stand der Technik häufig der Fall ist. Vielmehr befinden sich sämtliche Komponenten der des Kontaktierungsarmes 2 nebeneinander in der X-Y Ebene, sodass eine besonders flache Bauform erreicht werden kann.
Der Hublenker 4 ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass das Kontaktierungselement 6, das beispielsweise in Form eines Steckers ausgebildet sein kann, unabhängig von der Hubposition eine vorgegebene Ausrichtung beibehält.
Dazu kann der Hublenker 4 beispielsweise in Form einer Parallelogrammführung ausgebildet sein. Dazu sind bevorzugt zwei parallelogrammartig angeordnete Teillenker des Hublenkers 4 - dann um zwei parallel zueinander horizontal angeordnete Schwenkachsen herum an dem Nebenlenker 5 angeordnet. Das freie Ende 40 des Hublenkers 4 weist ebenfalls eine parallelogrammartige Anbindung an die Kontaktierungsvorrichtung 6 auf. Damit kann beim Anheben und Absenken des freien Endes 40 des Hublenkers 4 erreicht werden, dass sich die Kontaktierungsvorrichtung 6 stets in einer vorgegebenen Orientierung befindet.
In Figur 5 ist besonders gut die Parallelogrammführung mit einem oberen Teillenker 42 des Hublenkers 4 und einem unteren Teillenker 44 des Hublenkers 4 zu erkennen. Auf diese Weise kann in Kombination mit dem Nebenlenker 5 und der Kontaktierungsvorrichtung 6 eine
Parallelogrammführung der Kontaktierungsvorrichtung 6 erreicht werden.
In den Figuren 6 und 7 ist noch einmal besonders gut zu erkennen, dass der Hublenker 4 das Kontaktierungselement 6 aus der durch den Hauptlenker 3 und den Nebenlenker 5 aufgespannten Ebene heraushebt.
Vorteilhaft an der hier gezeigten Ausbildung ist unter anderem, dass die beweglichen Komponenten des Kontaktierungsarms 2, nämlich der Hauptlenker 3, der Nebenlenker 5 und der Hublenker 4, jeweils nur um Drehlager verschwenkbar sind, sodass der Aufbau der Ladevorrichtung 1 relativ einfach ist, wobei die jeweiligen Schwenklager nicht nur günstiger in der Lieferung sind, sondern auch schmutzresistenter sind und ein geringeres Risiko eines Verklemmens aufweisen.
Die Elektronik 62 kann beispielsweise mit dem Kraftfahrzeug kommunizieren um beispielsweise beim Unterschreiten eines vorgegebenen Ladeniveaus der Traktionsbatterie das Fahrzeug automatisch wieder zu kontaktieren.
Ist entsprechend das Kraftfahrzeug über der Bodeneinheit 10 abgestellt und hat die Kommunikation der Elektronik 62 mit dem Kraftfahrzeug ergeben, dass eine Kontaktierung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden soll, steuert die Elektronik 62 den Kontaktierungsarm 2 so an, dass er zunächst durch eine Verschwenkung um die Achse 30 und um die Achse 50 in der horizontalen Ebene so weit aufgeklappt, dass das Anheben des Hublenkers 4 möglich wird, ohne mit dem Gehäuse 12 zu kollidieren.
Die Elektronik 62 verfährt dann die Kontaktierungsvorrichtung 6 mittels des Kontaktierungsarmes 2 auf die Kontaktierungshöhe und dann in die dazu komplementäre Kontaktierungseinheit im
Unterboden des Kraftfahrzeuges, um eine Kontaktierung herzustellen. Dann kann der Ladevorgang über die Elektronik 62 gestartet werden, sodass ein Laden der Batterie des Kraftfahrzeuges erreicht wird.
Figur 1 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der Bodeneinheit 10 der
Ladevorrichtung 1 von unten, d.h. vom Boden auf die Bodeneinheit 1 10 aus gesehen, mit zwei Abstützelementen 7. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Abstützelemente 7 an dem Kontaktierungsarm 2 angeordnet. Dadurch kann sich der Kontaktierungsarm am Boden beweglich abstützen.
Wie beispielhaft gezeigt ist das Abstützelement 7 als eine Rolle ausgestaltet, insbesondere als schwenkbare Rolle. Dies ermöglicht einen geräuscharmen Betrieb des Kontaktierungsarms 2, da der Kontaktierungsarm 2 derart in seiner Schwenkbewegung unterstützt wird, dass der
Kontaktierungsarm 2 nicht den Boden berührt. Dadurch kann verhindert werden, dass der
Kontaktierungsarm 2 am Boden schleift, wenn der Kontaktierungsarm 2 ausgeschwenkt wird.
Figur 12 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der Ladevorrichtung 1 mit mindestens einem Abstützelement 7 mit in einer aktiven Position ausgefahrenem Arm 2. Wie hier gezeigt, ist das mindestens eine Abstützelement 7 an einem freien Ende des Kontaktierungsarms 2 bzw. an einem freien Ende des Verschlussteils 21 angeordnet. Figur 13 zeigt eine schematische Seitenansicht der Ladevorrichtung 1 mit zwei Abstützelementen 7. Wie hier gezeigt, sind die Abstützelemente 7 derart an dem Verschlussteil 16 angeordnet, dass ein erstes Abstützelement 7 auf der Höhe des freien Endes 32 des Hauptlenkers 3, und ein zweites Abstützelement 7 an dem freien Ende 21 des Verschlussteils 16 angeordnet sind. Dadurch kann eine Bewegung des Kontaktierungsarms 2 in verbesserter Weise erreicht werden. Insbesondere wird dadurch ein Schleifen des Kontaktierungsarms 2 beim Ein-und Ausfahren verhindert. Des Weiteren kann der Kontaktierungsarm 2 weniger steif ausgeführt werden, da er durch das
Abstützelement 7 bei der Bewegung am Boden abgestützt wird.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Ladevorrichtung
10 Bodeneinheit
12 Gehäuse
14 Öffnung
16 Verschlussteil
2 Kontaktierungsarm
20 freies Ende des Kontaktierungsarms
21 freies Ende des Verschlussteils
3 Hauptlenker
30 Schwenkachse des Hauptlenkers
32 freies Ende des Hauptlenkers
34 Antrieb des Hauptlenkers
4 Hublenker
40 freies Ende des Hublenkers
42 oberer Teillenker
44 unterer Teillenker
46 Antrieb des Hublenkers
5 Nebenlenker
50 Schwenkachse des Nebenlenkers
52 horizontale Schwenkachse zur Anbindung des Hublenkers 54 Antrieb für den Nebenlenker
6 Kontaktierungsvorrichtung
60 Leistungsstromleitung
62 Elektronik
7 Abstützelement

Claims

Ansprüche
1 . Ladevorrichtung (1) zum Laden einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine
Bodeneinheit (10) zur Anordnung am Boden eines Kraftfahrzeugstellplatzes, wobei die Bodeneinheit (10) einen Kontaktierungsarm (2) aufweist, an dessen freiem Ende (20) eine Kontaktierungsvorrichtung (6) zum Kontaktieren einer zu der Kontaktierungsvorrichtung (6) komplementären Kontaktierungseinheit im Kraftfahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsarm (2) einen um eine vertikale Schwenkachse (30) verschwenkbaren Hauptlenker (3) aufweist.
2. Ladevorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptlenker (3) um die vertikale Schwenkachse (30) verschwenkbar an der Bodeneinheit (10) angebunden ist.
3. Ladevorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kontaktierungsarm (2) einen um eine horizontale Achse (52) verschwenkbaren Hublenker (4) aufweist, wobei der Hublenker (4) bevorzugt an seinem freien Ende (40) an die
Kontaktierungsvorrichtung (6) angebunden ist.
4. Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsarm (2) einen um eine vertikale Schwenkachse (50) verschwenkbaren Nebenlenker (5) aufweist, wobei der Nebenlenker (5) bevorzugt über die vertikale
Schwenkachse (50) an einem freien Ende (32) des Hauptlenkers (3) angebunden ist und/oder wobei der Nebenlenker (5) bevorzugt über eine horizontale Schwenkachse (52) an einen
Hublenker (4) angebunden ist.
5. Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (34) vorgesehen ist, welcher zur Verschwenkung des Hauptlenkers (3) um dessen vertikale Schwenkachse (30) eingerichtet ist und/oder dass ein Antrieb (54) vorgesehen ist, welcher zur Verschwenkung des Nebenlenkers (5) um dessen vertikale Schwenkachse (50) eingerichtet ist und/oder dass ein Antrieb (46) vorgesehen ist, welcher zur Verschwenkung des Hublenkers (4) um seine horizontale Schwenkachse (52) eingerichtet ist.
6. Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsarm (2) in einer Ruheposition vollständig in einem Gehäuse (12) aufgenommen ist, wobei die Komponenten des Kontaktierungsarms (2), bevorzugt ein
Hauptlenker (3), ein Nebenlenker (5) und ein Hublenker (4), in der Ruheposition in einer zum Boden des Kraftfahrzeugstellplatzes parallelen Ebene angeordnet sind.
7. Ladevorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ruheposition der Hauptlenker (3) parallel zu dem Hublenker (4) in dem Gehäuse (12) aufgenommen ist.
8. Ladevorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem
Gehäuse (12) eine Öffnung (14) vorgesehen ist, durch welche hindurch der Kontaktierungsarm (2) von der Ruheposition in eine Kontaktierungsposition um die vertikale Schwenkachse (30) des Hauptlenkers (3) verschwenkt werden kann, wobei die Öffnung (14) in der Ruheposition bevorzugt durch ein Verschlusselement (16) verschlossen werden kann, wobei das
Verschlusselement (16) bevorzugt an dem Nebenlenker (5) fest geführt ist.
9. Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik (62) vorgesehen ist, welche zum Bereitstellen eines Ladestromes an die Kontaktierungsvorrichtung (6), bevorzugt über ein Leistungskabel (60), welches in dem
Kontaktierungsarm (2) verlegt ist, eingerichtet ist.
10. Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik (62) vorgesehen ist, welche zur Ausbildung einer Kommunikation mit einem zu ladenden Kraftfahrzeug eingerichtet ist und/oder welche zur automatischen
Ansteuerung des Kontaktierungsarms (2) eingerichtet ist.
1 1 . Ladevorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstützelement (7) an dem Kontaktierungsarm (2) und/oder an der Bodeneinheit (10 angeordnet ist.
12. Ladevorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (7) mindestens eine Rolle aufweist, bevorzugt eine verschwenkbare Rolle.
13. Ladevorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das
Abstützelement (7) an dem Hauptlenker (3) und/ oder an dem Nebenlenker (5) und/oder an dem Hublenker (4) angeordnet ist.
14. Ladevorrichtung (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (7) an dem freien Ende (32) des Hauptlenkers (3) und/ oder an dem freien Ende (20) des
Kontaktierungsarms (5) angeordnet ist.
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